JP6925396B2 - General synthetic strategies for making multimetal nanostructures - Google Patents

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Description

本開示は、中空多金属ナノ構造を製造する方法に関する。 The present disclosure relates to methods of producing hollow multimetal nanostructures.

多金属中空ナノ構造は、その多孔質構造及び2つ以上の金属間の相乗効果の可能性から、生物医学、燃料電池、及びガスセンサにおける有望な新規候補である。しかしながら、このようなナノ構造を合成するための既知の方法は、概ね、個別化された合成方法を含む。いくつかの汎用法が知られているが、このような方法は、概ね、銀又はパラジウムなどの貴金属に限定され、これらはいずれも、銅などの他の金属と比較して高価である。したがって、多金属ナノ構造を調製するための汎用的な合成ストラテジが当該技術分野において必要とされている。 Multimetal hollow nanostructures are promising new candidates in biomedicine, fuel cells, and gas sensors due to their porous structure and the potential for synergistic effects between two or more metals. However, known methods for synthesizing such nanostructures generally include personalized synthetic methods. Several general-purpose methods are known, but such methods are generally limited to precious metals such as silver or palladium, all of which are expensive compared to other metals such as copper. Therefore, general-purpose synthetic strategies for preparing multi-metal nanostructures are needed in the art.

本開示は、概して、中空多金属二次元ナノ構造を調製するための方法に関する。当該方法は、第1の金属ナノ構造を準備することと、当該第1の金属ナノ構造に含まれる第1の金属原子の一部を対応する数の第2の金属イオンで置換することと、第1の金属原子の拡散を促進して中空ナノ構造を提供することと、を含んでいてよい。いくつかの態様によれば、当該方法は、一段階合成ストラテジを含んでいてよい。本開示はまた、本方法によって提供される中空多金属二次元ナノ構造に関する。 The present disclosure generally relates to methods for preparing hollow multimetal two-dimensional nanostructures. The method involves preparing a first metal nanostructure and substituting a portion of the first metal atom contained in the first metal nanostructure with a corresponding number of second metal ions. It may include promoting the diffusion of the first metal atom to provide hollow nanostructures. According to some embodiments, the method may include a one-step synthetic strategy. The present disclosure also relates to hollow multimetal two-dimensional nanostructures provided by the method.

図1は、本開示の態様による方法の一例の概略図を示す。FIG. 1 shows a schematic view of an example of a method according to the aspects of the present disclosure.

図2は、実施例II(a)に従って調製された中空Au−Cu二次元ナノ構造の走査電子顕微鏡(SEM)画像を示す。FIG. 2 shows a scanning electron microscope (SEM) image of hollow Au-Cu two-dimensional nanostructures prepared according to Example II (a).

図3は、実施例II(a)に従って調製された中空Au−Cu二次元ナノ構造の透過電子顕微鏡(TEM)画像を示す。FIG. 3 shows a transmission electron microscope (TEM) image of hollow Au-Cu two-dimensional nanostructures prepared according to Example II (a).

図4は、実施例II(a)に従って調製された中空Au−Cu二次元ナノ構造の高解像度TEM(HRTEM)画像を示す。FIG. 4 shows a high resolution TEM (HRTEM) image of hollow Au-Cu two-dimensional nanostructures prepared according to Example II (a).

図5は、実施例II(a)に従って調製された中空Au−Cu二次元ナノ構造の高角度環状暗視野走査透過電子顕微鏡(HAADF−STEM)画像を示す。FIG. 5 shows a high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscope (HAADF-STEM) image of hollow Au-Cu two-dimensional nanostructures prepared according to Example II (a).

図6は、実施例II(a)に従って調製された中空Au−Cu二次元ナノ構造のCu元素のエネルギー分散X線(EDX)マッピング画像を示す。FIG. 6 shows energy dispersive X-ray (EDX) mapping images of Cu elements in hollow Au-Cu two-dimensional nanostructures prepared according to Example II (a).

図7は、実施例II(a)に従って調製された中空Au−Cu二次元ナノ構造のAu元素のエネルギー分散X線(EDX)マッピング画像を示す。FIG. 7 shows an energy dispersive X-ray (EDX) mapping image of the Au element of the hollow Au-Cu two-dimensional nanostructure prepared according to Example II (a).

図8は、実施例II(a)のCu−Au合金発達(alloying evolution)プロセスを経時的に示す。FIG. 8 shows the Cu—Au alloying evolution process of Example II (a) over time.

図9Aは、実施例II(a)に従って調製された中空Au−Cu二次元ナノ構造のAu元素のX線光電子分光分析(XPS)スペクトルを示す。FIG. 9A shows an X-ray photoelectron spectroscopic analysis (XPS) spectrum of the Au element of the hollow Au-Cu two-dimensional nanostructure prepared according to Example II (a).

図9Bは、実施例II(a)に従って調製された中空Au−Cu二次元ナノ構造のCu元素のX線光電子分光分析(XPS)スペクトルを示す。FIG. 9B shows an X-ray photoelectron spectroscopic analysis (XPS) spectrum of Cu elements in a hollow Au-Cu two-dimensional nanostructure prepared according to Example II (a).

図10は、実施例II(a)に従って調製された中空Au−Cu二次元ナノ構造の散乱スペクトルを示す。FIG. 10 shows a scattering spectrum of hollow Au—Cu two-dimensional nanostructures prepared according to Example II (a).

図11Aは、実施例II(b)に従って調製されたCu−Pd中空ナノ構造のSEM及びTEMの画像を示す。FIG. 11A shows SEM and TEM images of Cu-Pd hollow nanostructures prepared according to Example II (b).

図11Bは、実施例II(c)に従って調製されたCu−Pt中空ナノ構造のSEM及びTEMの画像を示す。FIG. 11B shows SEM and TEM images of Cu-Pt hollow nanostructures prepared according to Example II (c).

図11Cは、実施例II(d)に従って調製されたCu−Au中空ナノ構造のSEM及びTEMの画像を示す。FIG. 11C shows SEM and TEM images of Cu-Au hollow nanostructures prepared according to Example II (d).

本開示は、概して、中空多金属ナノ構造を調製する方法に関する。当該方法は、第1の金属ナノ構造を準備することと、当該第1の金属ナノ構造に含まれる第1の金属原子の一部を対応する数の第2の金属イオンで置換することと、第1の金属原子の拡散を促進して中空ナノ構造を提供することと、を含んでいてよい。いくつかの態様によれば、当該方法は、一段階合成ストラテジを含んでいてよい。本開示はまた、本方法によって提供される中空多金属ナノ構造に関する。所望により、当該ナノ構造は二次元であってもよい。 The present disclosure generally relates to methods of preparing hollow multimetal nanostructures. The method involves preparing a first metal nanostructure and substituting a portion of the first metal atom contained in the first metal nanostructure with a corresponding number of second metal ions. It may include promoting the diffusion of the first metal atom to provide hollow nanostructures. According to some embodiments, the method may include a one-step synthetic strategy. The present disclosure also relates to hollow multimetal nanostructures provided by the method. If desired, the nanostructure may be two-dimensional.

本明細書で使用するとき、用語「ナノ構造」は、ナノサイズの少なくとも1つの寸法、すなわち、約0.1〜100nmの少なくとも1つの寸法を有する構造を指す。「ナノ構造」としては、ナノシート、ナノチューブ、ナノ粒子(例えば、多面体ナノ粒子)、ナノプスフェア(nanopsheres)、ナノワイヤ、ナノキューブ、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されないことを理解されたい。ナノシートは、ナノサイズの厚さを有するシートを含み得る。ナノチューブは、ナノサイズの直径を有するチューブを含み得る。ナノ粒子は、その各空間寸法がナノサイズである粒子を含み得る。いくつかの態様によれば、第1の金属ナノ構造及び中空多金属二次元ナノ構造は、同一でも異なっていてもよい。 As used herein, the term "nanostructure" refers to a structure having at least one dimension of nanosize, i.e. at least one dimension of about 0.1 to 100 nm. It should be understood that "nanostructures" include, but are not limited to, nanosheets, nanotubes, nanoparticles (eg, polyhedron nanoparticles), nanopsheres, nanowires, nanocubes, and combinations thereof. Nanosheets can include sheets with nano-sized thickness. Nanotubes may include tubes with nano-sized diameters. Nanoparticles can include particles whose spatial dimensions are nano-sized. According to some embodiments, the first metal nanostructure and the hollow multimetal two-dimensional nanostructure may be the same or different.

いくつかの態様によれば、当該方法は、第1の金属ナノシートなどの第1の金属ナノ構造を提供することを含み得る。第1の金属ナノ構造は、本開示に適合する当該技術分野において既知の任意の手段によって提供され得ることを理解されたい。 According to some aspects, the method may include providing first metal nanostructures, such as first metal nanosheets. It should be understood that the first metal nanostructures may be provided by any means known in the art that are compatible with the present disclosure.

例えば、いくつかの態様によれば、第1の金属ナノ構造は、銅ナノシートを含み得る。いくつかの態様によれば、銅ナノシートは、銅錯体溶液を使用して提供され得る。いくつかの態様によれば、銅錯体溶液は、1つ以上の銅錯体を含み得る。本明細書で使用するとき、用語「銅錯体」は、銅と1つ以上の錯化剤との錯体を指す。本開示による有用な錯化剤としては、テトラデシルアミン(TDA)、ドデシルアミン(DDA)、ヘキサデシルアミン(HAD)、オクタデシルアミン(ODA)、及びオレイルアミン(OLA)が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの態様によれば、銅錯体は、不活性雰囲気下において、1つ以上の銅原子及び/又はその塩を1つ以上の錯化剤と溶液中で合わせ、許容可能な温度で許容可能な長さの時間にわたって撹拌することによって提供され得る。例えば、銅錯体は、不活性ガス流下において、銅塩と1つ以上の錯化剤とを溶液中で合わせることによって提供され得る。不活性ガスの例としては、窒素ガス、アルゴンガス、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。次いで、合わせた溶液を約100〜300℃の温度まで約1分〜約1時間加熱して、銅錯体を含む銅錯体溶液を提供し得る。 For example, according to some embodiments, the first metal nanostructures may include copper nanosheets. According to some embodiments, copper nanosheets can be provided using a copper complex solution. According to some embodiments, the copper complex solution may contain one or more copper complexes. As used herein, the term "copper complex" refers to a complex of copper with one or more complexing agents. Useful complexing agents according to the present disclosure include, but are limited to, tetradecylamine (TDA), dodecylamine (DDA), hexadecylamine (HAD), octadecylamine (ODA), and oleylamine (OLA). Not done. According to some embodiments, the copper complex is allowed at an acceptable temperature by combining one or more copper atoms and / or salts thereof in solution with one or more complexing agents in an inert atmosphere. It can be provided by stirring for a length of time. For example, a copper complex can be provided by combining a copper salt with one or more complexing agents in solution under an inert gas stream. Examples of the inert gas include, but are not limited to, nitrogen gas, argon gas, and combinations thereof. The combined solution can then be heated to a temperature of about 100-300 ° C. for about 1 minute to about 1 hour to provide a copper complex solution containing the copper complex.

いくつかの態様によれば、銅ナノシートは、銅錯体溶液を加熱することによって提供され得る。例えば、銅ナノシートは、高温で、不活性雰囲気下において、許容可能な長さの時間にわたって、銅錯体溶液を1つ以上の配位子と合わせることによって提供され得る。例えば、銅ナノシートは、不活性雰囲気下において、約100〜500℃、所望により約200〜400℃、所望により約300℃の高温で、銅錯体溶液を配位子と合わせることによって提供され得る。合わせた溶液を、約1分間〜2時間、所望により約30〜90分間、所望により約1時間の時間高温で保持して、銅ナノシートを含有する銅ナノシート溶液を提供し得る。配位子の例としては、オレイルアミン、トリオクチルホスフィン、テトラデシルアミン、ドデシルアミン、オクタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、トリオクチルホスフィンオキシド、オレイン酸、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。 According to some embodiments, the copper nanosheets can be provided by heating the copper complex solution. For example, copper nanosheets can be provided by combining a copper complex solution with one or more ligands in a hot, inert atmosphere for an acceptable length of time. For example, copper nanosheets can be provided by combining a copper complex solution with a ligand at a high temperature of about 100-500 ° C., preferably about 200-400 ° C., preferably about 300 ° C. in an inert atmosphere. The combined solution may be held at high temperature for about 1 minute to 2 hours, optionally about 30 to 90 minutes, optionally about 1 hour at high temperature to provide a copper nanosheet solution containing copper nanosheets. Examples of ligands include, but are not limited to, oleylamine, trioctylphosphine, tetradecylamine, dodecylamine, octadecylamine, hexadecylamine, trioctylphosphine oxide, oleic acid, and combinations thereof.

第1の金属ナノ構造に含まれる第1の金属原子(例えば、銅ナノシートに含まれる銅原子)は、第1の酸化電位を有することを理解されたい。本明細書で使用するとき、用語「酸化電位」は、物質から電子を除去するために必要とされるエネルギー変化を指す。銅は、例えば、約0.34Vの酸化電位を有し得ることを理解されたい。いくつかの態様によれば、第1の金属は、約1.0V以下、所望により約0.5V以下の第1の酸化電位を有する金属であってよい。いくつかの態様によれば、第1の金属は、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され得る。 It should be understood that the first metal atom contained in the first metal nanostructure (eg, the copper atom contained in the copper nanosheet) has a first oxidation potential. As used herein, the term "oxidation potential" refers to the change in energy required to remove an electron from a substance. It should be understood that copper can have an oxidation potential of, for example, about 0.34 V. According to some embodiments, the first metal may be a metal having a first oxidation potential of about 1.0 V or less, and optionally about 0.5 V or less. According to some embodiments, the first metal can be selected from the group consisting of copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), and combinations thereof.

いくつかの態様によれば、当該方法は、第1の金属ナノ構造に含まれる第1の金属原子の一部を、対応する数の第2の金属イオンで置換することを含み得る。いくつかの態様によれば、第2の金属は、第1の酸化電位よりも高い第2の酸化電位を有する金属を含み得る。本開示に従って有用な金属の例としては、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの態様によれば、第2の酸化電位は、約1.40V(Au3+/Au)、約1.20V(Pt2+/Pt)、及び/又は約0.92V(Pd2+/Pd)であってよい。いくつかの態様によれば、第2の酸化電位は、第1の酸化電位よりも少なくとも約0.6V、所望により約0.7V、所望により約0.8V、所望により約0.9V、所望により約1.0V高くてよい。いくつかの態様によれば、第1の金属は、第2の金属とは異なる。 According to some embodiments, the method may include substituting a portion of the first metal atom contained in the first metal nanostructure with a corresponding number of second metal ions. According to some embodiments, the second metal may include a metal having a second oxidation potential higher than the first oxidation potential. Examples of metals useful in accordance with the present disclosure include, but are not limited to, gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), and combinations thereof. According to some embodiments, the second oxidation potential is about 1.40V (Au 3+ / Au), about 1.20V (Pt 2+ / Pt), and / or about 0.92V (Pd 2+ / Pd). May be. According to some embodiments, the second oxidation potential is at least about 0.6V, optionally about 0.7V, optionally about 0.8V, optionally about 0.9V, more than the first oxidation potential. May be about 1.0 V higher. According to some embodiments, the first metal is different from the second metal.

いくつかの態様によれば、第1の金属ナノ構造に含まれる第1の金属原子の一部を対応する数の第2の金属イオンで置換することは、第1の金属ナノ構造溶液を金属前駆体溶液と合わせることを含み得る。本明細書で使用するとき、用語「第1の金属ナノ構造溶液」は、本明細書に記載される第1の金属ナノ構造を含む溶液を指す。本明細書で使用するとき、用語「金属前駆体溶液」は、金属含有化合物及び/又はその水和物を含む溶液を指す。金属化合物の例としては、クロロ金酸(HAuCl)、パラジウム(II)アセチルアセトナート(Pd(acac))、塩化白金酸(HPtCl)、これらの組み合わせ、及びこれらの水和物が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの態様によれば、第2の金属イオンに好適な温度で第1の金属ナノ構造溶液を金属前駆体溶液と合わせて、対応する数の第1の金属イオンを置換し得る。例えば、約10〜200℃、所望により約50〜180℃、所望により約80〜180℃、所望により約80〜150℃の高温で、第1の金属ナノ構造溶液を金属前駆体溶液と合わせてよい。 According to some embodiments, substituting a portion of the first metal atom contained in the first metal nanostructure with a corresponding number of second metal ions replaces the first metal nanostructure solution with a metal. May include combining with precursor solution. As used herein, the term "first metal nanostructured solution" refers to a solution containing the first metal nanostructures described herein. As used herein, the term "metal precursor solution" refers to a solution containing a metal-containing compound and / or a hydrate thereof. Examples of the metal compound, chloroauric acid (HAuCl 4), palladium (II) acetylacetonate (Pd (acac) 2), chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6), combinations thereof, and hydrates thereof However, it is not limited to these. According to some embodiments, the first metal nanostructure solution can be combined with the metal precursor solution at a temperature suitable for the second metal ion to replace the corresponding number of first metal ions. For example, at a high temperature of about 10 to 200 ° C., preferably about 50 to 180 ° C., preferably about 80 to 180 ° C., preferably about 80 to 150 ° C., the first metal nanostructure solution is combined with the metal precursor solution. good.

いくつかの態様によれば、約5:1〜約1:5、所望により約4:1〜1:4、所望により約3:1〜約1:3の第1の金属原子の第2の金属イオンに対する初期モル比を少なくとも有する、合わせられた溶液を提供するために、第1の金属ナノ構造溶液及び/又は金属前駆体溶液の濃度及び/又は量を選択してよい。 According to some embodiments, a second of the first metal atoms of about 5: 1 to about 1: 5, optionally about 4: 1 to 1: 4, and optionally about 3: 1 to about 1: 3. The concentration and / or amount of the first metal nanostructured solution and / or metal precursor solution may be selected to provide a combined solution having at least an initial molar ratio to metal ions.

いくつかの態様によれば、得られる中空多金属二次元ナノ構造の選択された組成及び相を提供するために、第1の金属原子の第2の金属イオンに対するモル比を選択してよい。具体的には、いくつかの態様によれば、ガルバニック置換の反応速度は、金属前駆体の濃度の増加と共に増加し得る。したがって、ガルバニック置換の反応速度は、合わせられた溶液中の第1の金属原子の第2の金属イオンに対する特定のモル比を選択することによって選択され得る。 According to some embodiments, the molar ratio of the first metal atom to the second metal ion may be selected to provide the selected composition and phase of the resulting hollow multimetal two-dimensional nanostructure. Specifically, according to some embodiments, the reaction rate of galvanic substitutions can increase with increasing concentration of metal precursors. Therefore, the kinetics of galvanic substitution can be selected by choosing a particular molar ratio of the first metal atom to the second metal ion in the combined solution.

第1の金属ナノ構造に含まれる第1の金属原子の一部が、対応する数の第2の金属イオンで置換されるように、合わせられた第1の金属ナノ構造及び金属前駆体溶液は、約1分間〜3時間、所望により約20分間〜2時間、所望により約1時間の合成時間にわたって高温で保持され得る。いくつかの態様によれば、得られる中空多金属二次元ナノ構造の選択された組成及び相を提供するために、合成時間を選択してよい。例えば、合成時間がより長いと(例えば、20分間)、第1の金属原子の第2の金属原子に対するモル比が約1:1である中空多金属二次元ナノ構造が生じ得、一方、合成時間がより短いと(例えば、5分間未満)、第1の金属原子の第2の金属原子に対するモル比が約3:1である中空多金属二次元ナノ構造が生じ得る。ナノ構造に含まれる第1の金属原子の濃度は、反応時間の増加と共に減少し得るので、反応時間を40分間に延長すると、第1の金属の第2の金属原子に対するモル比が1:3に減少し得る。第1の金属の第2の金属原子に対する最終モル比は、60分間の反応時間で1:8に達し得る。 The combined first metal nanostructure and metal precursor solution is such that some of the first metal atoms contained in the first metal nanostructure are replaced by the corresponding number of second metal ions. It can be kept at high temperature for a synthesis time of about 1 minute to 3 hours, optionally about 20 minutes to 2 hours, and optionally about 1 hour. According to some embodiments, the synthesis time may be selected to provide the selected composition and phase of the resulting hollow multimetal two-dimensional nanostructure. For example, longer synthesis times (eg, 20 minutes) can result in hollow multimetal two-dimensional nanostructures with a molar ratio of the first metal atom to the second metal atom of about 1: 1, while synthesis. Shorter times (eg, less than 5 minutes) can result in hollow multimetal two-dimensional nanostructures with a molar ratio of the first metal atom to the second metal atom of about 3: 1. Since the concentration of the first metal atom contained in the nanostructure can decrease as the reaction time increases, extending the reaction time to 40 minutes results in a molar ratio of the first metal to the second metal atom of 1: 3. Can be reduced to. The final molar ratio of the first metal to the second metal atom can reach 1: 8 with a reaction time of 60 minutes.

いくつかの態様によれば、置換される第1の金属イオンの部分は、第1の金属ナノ構造の表面又はその近傍に位置する第1の金属イオンを含み得る。特定の理論に束縛されるものではないが、第1の酸化電位は第2の酸化電位よりの小さいので、ガルバニック置換によって、ナノ構造の表面又はその近傍の第1の金属原子が第2の金属イオンで置換され得る。 According to some embodiments, the portion of the first metal ion to be substituted may include a first metal ion located on or near the surface of the first metal nanostructure. Although not bound by any particular theory, since the first oxidation potential is smaller than the second oxidation potential, galvanic substitution causes the first metal atom on or near the surface of the nanostructure to become the second metal. Can be replaced by ions.

いくつかの態様によれば、当該方法は、第1の金属原子の拡散を促進して、中空多金属二次元ナノ構造を提供することを含み得る。特定の理論に束縛されるものではないが、中空多金属二次元ナノ構造は、第1の金属ナノ構造の内部の第1の金属原子が、当該ナノ構造の外部に拡散するカーケンドール効果によって提供され得る。本明細書で使用するとき、用語「外部」は、ナノ構造の表面及び/又は表面近傍の位置を指す。用語「内部」は、ナノ構造の表面から離れた位置を指す。中空多金属二次元ナノ構造は、例えば、連続中空中心(すなわち、中空中心がナノ構造の一方の側から別の側まで及んで、例えば、環状又は管状のナノ構造を形成する)を含んでいてもよく、及び/又は中空コア(すなわち、中空中心がナノ構造の一方の側から別の側までは及ばず、その代わり、ナノ構造内に凹部形状の中心を形成するか、又はナノ構造の外側からは見えない中空中心を形成する)を含んでいてもよいことを理解されたい。 According to some embodiments, the method may include promoting the diffusion of a first metal atom to provide hollow multimetal two-dimensional nanostructures. Without being bound by any particular theory, hollow multimetal two-dimensional nanostructures are provided by the Kirkendall effect, in which the first metal atom inside the first metal nanostructure diffuses out of the nanostructure. Can be done. As used herein, the term "outside" refers to the location of the surface and / or near the surface of the nanostructure. The term "inside" refers to a location away from the surface of the nanostructure. Hollow multimetal two-dimensional nanostructures include, for example, continuous hollow centers (ie, the hollow centers extend from one side of the nanostructure to the other, forming, for example, annular or tubular nanostructures). And / or a hollow core (ie, the hollow center does not extend from one side to the other of the nanostructure, instead forming a recessed center within the nanostructure or outside the nanostructure. It should be understood that it may include (forming hollow centers that are invisible to the eye).

いくつかの態様によれば、本明細書に記載される他の方法工程のうちの1つ以上は、第1の金属原子の拡散を順次及び/又は同時に促進し得る。例えば、本明細書に記載されるように、第2の金属イオンに好適な高温で第1の金属ナノ構造溶液と金属前駆体溶液とを合わせて、対応する数の第1の金属イオンを置換し、合わせられた溶液を高温で保持することによって、第1の金属ナノ構造に含まれる第1の金属原子の一部を、対応する数の第2の金属イオンに順次及び/又は同時に置換し、第1の金属原子の拡散を促進することができる。 According to some embodiments, one or more of the other method steps described herein may promote the diffusion of the first metal atom sequentially and / or simultaneously. For example, as described herein, the first metal nanostructure solution and the metal precursor solution are combined at a high temperature suitable for the second metal ion to replace the corresponding number of first metal ions. Then, by keeping the combined solution at a high temperature, a part of the first metal atom contained in the first metal nanostructure is sequentially and / or simultaneously replaced with a corresponding number of second metal ions. , The diffusion of the first metal atom can be promoted.

いくつかの態様によれば、当該方法は、一段階合成ストラテジを含んでいてよい。本明細書で使用するとき、用語「一段階合成ストラテジ」は、少なくとも第1の反応物質が、単一の合成工程において反応生成物に変換される合成ストラテジを指す。例えば、本明細書に記載されるように、単一の合成工程において、第1の金属ナノ構造を中空多金属二次元ナノ構造に変換することができ、具体的には、第1の金属ナノ構造溶液と金属前駆体溶液とを高温で合わせ、合わせられた溶液を特定の長さの時間にわたって高温で保持する。 According to some embodiments, the method may include a one-step synthetic strategy. As used herein, the term "one-step synthetic strategy" refers to a synthetic strategy in which at least the first reactant is converted to a reaction product in a single synthetic step. For example, as described herein, in a single synthetic step, the first metal nanostructures can be transformed into hollow multimetal two-dimensional nanostructures, specifically the first metal nanostructures. The structural solution and the metal precursor solution are combined at a high temperature and the combined solution is held at a high temperature for a specific length of time.

図1は、本開示の態様による方法の一例の概略図を示す。図1に示すように、当該方法は、1つ以上の第1の金属ナノ構造、例えば、1枚以上の銅ナノシート11を提供することを含み得る。当該方法は、銅ナノシートに含まれる銅原子12の一部を、対応する数の第2の金属イオン、例えば、Auイオン13、Pdイオン14、及び/又はPtイオン15で置換することを含み得る。本明細書に記載されるように、銅ナノシートに含まれる銅原子12の一部を対応する数の第2の金属イオンで置換することは、高温で特定の時間、1枚以上の銅ナノシート11を含有する溶液を金属前駆体溶液と合わせることを含み得る。本明細書に記載されるように、炭素原子は、順次及び/又は同時に拡散して、本明細書に記載される中空多金属二次元ナノ構造16を提供することができる。 FIG. 1 shows a schematic view of an example of a method according to the aspects of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the method may include providing one or more first metal nanostructures, eg, one or more copper nanosheets 11. The method may include substituting a portion of the copper atom 12 contained in the copper nanosheet with a corresponding number of second metal ions, such as Au ion 13, Pd ion 14, and / or Pt ion 15. .. As described herein, substituting a portion of the copper atoms 12 contained in a copper nanosheet with a corresponding number of second metal ions can result in one or more copper nanosheets 11 at high temperatures for a particular period of time. Can include combining a solution containing the above with a metal precursor solution. As described herein, carbon atoms can diffuse sequentially and / or simultaneously to provide the hollow multimetal two-dimensional nanostructures 16 described herein.

いくつかの態様によれば、当該方法は、1つ以上の洗浄工程を更に含み得る。洗浄工程は、中空多金属二次元ナノ構造を含有する溶液を遠心分離することと、上清を除去することと、疎水性溶媒及び/又は有機溶媒などの溶媒と合わせることと、合わせられた溶液を遠心分離することと、を含み得る。当該方法は、1つ、2つ、3つ、又はそれ以上の洗浄工程を含み得る。 According to some embodiments, the method may further include one or more cleaning steps. The washing step involves centrifuging the solution containing the hollow multi-metal two-dimensional nanostructures, removing the supernatant, and combining with a solvent such as a hydrophobic solvent and / or an organic solvent. Can include centrifuging. The method may include one, two, three, or more cleaning steps.

用語「多金属」は、本明細書で使用するとき、少なくとも2つの異なる金属を指すことを理解されたい。いくつかの態様によれば、中空多金属二次元ナノ構造は、中空二金属二次元ナノ構造であってもよい、すなわち、ナノ構造に含まれる唯一の金属原子が第1及び第2の金属原子である。しかしながら、いくつかの態様によれば、中空多金属二次元ナノ構造は、3つ、4つ、5つ、又はそれ以上の異なる種類の金属原子を含んでいてもよい。 It should be understood that the term "multimetal" as used herein refers to at least two different metals. According to some embodiments, the hollow multimetal two-dimensional nanostructure may be a hollow two-metal two-dimensional nanostructure, i.e., the only metal atom contained in the nanostructure is the first and second metal atoms. Is. However, according to some embodiments, the hollow multimetal two-dimensional nanostructures may contain three, four, five, or more different types of metal atoms.

本開示はまた、Cu−Au中空ナノ構造、Cu−Pd中空ナノ構造、Cu−Pt中空ナノ構造が挙げられるがこれらに限定されない、本方法によって提供される中空多金属二次元ナノ構造に関する。いくつかの態様によれば、中空多金属二次元ナノ構造における第1の金属の第2の金属原子に対するモル比は、約10:1〜1:10、所望により約5:1〜1:5、所望により約3:1〜1:3、所望により約2:1〜1:2、所望により約1.5:1〜1:1.5、所望により約1:1であってよい。 The present disclosure also relates to hollow multimetal two-dimensional nanostructures provided by the method, including, but not limited to, Cu-Au hollow nanostructures, Cu-Pd hollow nanostructures, and Cu-Pt hollow nanostructures. According to some embodiments, the molar ratio of the first metal to the second metal atom in the hollow multi-metal two-dimensional nanostructure is from about 10: 1 to 1:10, optionally from about 5: 1 to 1: 5. It may be about 3: 1 to 1: 3 if desired, about 2: 1 to 1: 2 if desired, about 1.5: 1 to 1: 1.5 if desired, and about 1: 1 if desired.

本開示はまた、本明細書に記載される中空多金属二次元ナノ構造を使用する方法に関する。いくつかの態様によれば、当該方法は、ガスセンサの製造及び/又は得られるガスセンサの使用において中空多金属二次元ナノ構造を利用することを含み得る。いくつかの態様によれば、当該方法は、少なくとも部分的にCO還元反応を触媒するために中空多金属二次元ナノ構造を使用することを含み得る。 The present disclosure also relates to methods using the hollow multimetal two-dimensional nanostructures described herein. According to some embodiments, the method may include utilizing hollow multimetal two-dimensional nanostructures in the manufacture of gas sensors and / or the use of the resulting gas sensors. According to some embodiments, the method may include using hollow multimetal two-dimensional nanostructures to catalyze the CO 2 reduction reaction, at least in part.

本明細書に記載の態様は、上記で概説した例示的な態様と併せて説明されてきたが、既知であるか、又は現在予期されないものであるかに関わらず、少なくとも当業者には、様々な代替物、修正、変形、改善、及び/又は実質的な等価物が明らかとなり得る。したがって、上記の例示的な態様は、限定するのではなく、例示的であることが意図される。本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができる。したがって、本開示は、全ての既知の、又は今後開発される代替物、修正、変形、改善、及び/又は実質的な等価物を包含することを意図する。 The embodiments described herein have been described in conjunction with the exemplary embodiments outlined above, but will vary, at least to those skilled in the art, whether known or currently unexpected. Substitutes, modifications, modifications, improvements, and / or substantial equivalents can be identified. Therefore, the above exemplary embodiments are intended to be exemplary rather than limiting. Various changes may be made without departing from the spirit and scope of this disclosure. Accordingly, the present disclosure is intended to include all known or upcoming alternatives, modifications, modifications, improvements, and / or substantial equivalents.

したがって、「特許請求の範囲」は、本明細書に示される態様に限定されることを意図するものではなく、「特許請求の範囲」の言語に整合する全範囲に一致するものであり、単数の要素への言及は、具体的に記載されない限り、「唯一」ではなく、「1つ以上」を意味することを意図する。当業者に既知である、又は今後既知となる、本開示全体を通して記載される様々な態様の要素の全ての構造的及び機能的等価物は、参照により本明細書に明示的に組み込まれ、「特許請求の範囲」に包含されることを意図する。更に、本明細書に開示するいかなることも、かかる開示が「特許請求の範囲」に明示的に記載されているかどうかにかかわらず、公に供することを意図しない。「ための手段(means for)」という句を使用して要素が明示的に列挙されていない限り、いかなる請求項要素も、ミーンズプラスファンクション(means plus function)として解釈されるべきではない。 Therefore, "Claims" is not intended to be limited to the aspects set forth herein, but is consistent with the entire scope of the "Claims" language and is singular. References to the elements of are intended to mean "one or more" rather than "unique" unless specifically stated. All structural and functional equivalents of the elements of various aspects described throughout this disclosure that are known to those of skill in the art or will be known in the future are expressly incorporated herein by reference. It is intended to be included in the scope of claims. Moreover, nothing disclosed herein is intended to be made public, whether or not such disclosure is expressly stated in the "Claims". No claim element should be construed as a means plus function unless the elements are explicitly listed using the phrase "means for".

更に、「実施例」という語は、本明細書では、「実施例又は実例(example, instance, or illustration)としての役割を果たす」ことを意味する。本明細書で「実施例」として記載される全ての態様は、必ずしも他の態様よりも好ましい又は有利であると解釈されるべきではない。特に明記しない限り、用語「いくつか」は、1つ以上を指す。「A、B、又はCのうちの少なくとも1つ」、「A、B、及びCのうちの少なくとも1つ」、及び「A、B、C、又はこれらの任意の組み合わせ」などの組み合わせは、A、B、及び/又はCの任意の組み合わせを含み、Aの倍数、Bの倍数、又はCの倍数を含んでよい。具体的には、「A、B、又はCのうちの少なくとも1つ」、「A、B、及びCのうちの少なくとも1つ」、及び「A、B、C、又はこれらの任意の組み合わせ」などの組み合わせは、Aのみ、Bのみ、Cのみ、A及びB、A及びC、B及びC、又はA及びB及びCであってよく、任意のかかる組み合わせは、A、B、若しくはCのうちの1つ以上のメンバー、つまり複数のメンバーを含んでよい。本明細書に開示するいかなることも、かかる開示が「特許請求の範囲」に明示的に記載されているかどうかにかかわらず、公に供することを意図しない。 Further, the term "example" means "playing a role as an example, instance, or illustration" herein. All aspects described herein as "Examples" should not necessarily be construed as preferred or advantageous over other aspects. Unless otherwise stated, the term "some" refers to one or more. Combinations such as "at least one of A, B, or C", "at least one of A, B, and C", and "A, B, C, or any combination thereof" are It may include any combination of A, B, and / or C, and may include multiples of A, multiples of B, or multiples of C. Specifically, "at least one of A, B, or C", "at least one of A, B, and C", and "A, B, C, or any combination thereof". Such combinations may be A only, B only, C only, A and B, A and C, B and C, or A and B and C, and any such combination may be of A, B, or C. One or more of them, that is, a plurality of members may be included. Nothing disclosed herein is intended to be made public, whether or not such disclosure is expressly stated in the "Claims".

本明細書で使用するとき、用語「約」及び「およそ」は、当業者によって理解されるように近いものと定義される。非限定的な一実施形態では、用語「約」及び「およそ」は、10%以内、好ましくは5%以内、より好ましくは1%以内、最も好ましくは0.5%以内であると定義される。 As used herein, the terms "about" and "approximately" are defined as close to those understood by one of ordinary skill in the art. In one non-limiting embodiment, the terms "about" and "approximately" are defined to be within 10%, preferably within 5%, more preferably within 1%, and most preferably within 0.5%. ..

実施例I:銅錯体溶液の調製 Example I: Preparation of copper complex solution

100mgの塩化銅(I)(99.99%)、220mgのテトラデシルアミン(TDA、>96%)、及び2mLのODEを、Ar又はN流下で酸素を除去したフラスコに添加した。Ar又はNの20分間の発泡後、混合溶液をホットプレート上で190℃に加熱し、この温度で30分間維持した。加熱プロセス中、TDAを約38〜40℃で融解させ、Cu原子と配位させて、Cu−TDAの青色錯体溶液を形成した。 100mg of copper chloride (I) (99.99%), tetradecyl amine of 220mg (TDA,> 96%) , and the ODE of 2 mL, were added to a flask to remove oxygen in Ar or N 2 flow. After 20 minutes of foaming of Ar or N 2 , the mixed solution was heated to 190 ° C. on a hot plate and maintained at this temperature for 30 minutes. During the heating process, TDA was melted at about 38-40 ° C. and coordinated with Cu atoms to form a blue complex solution of Cu-TDA.

実施例II(a):Cu−Au中空ナノ構造の合成 Example II (a): Synthesis of Cu-Au hollow nanostructures

10分間Arを吹き込むことによって酸素を除去した25mLの三つ口フラスコに、6.0mLのOLA(70%)を入れた。Ar流下で、0.5mLのTOP(97%)及び0.5mLのTOP(90%)をそれぞれフラスコに注入した。Arを10分間流した後、フラスコを急速に300℃に加熱した。次に、実施例Iで調製した銅錯体溶液2mLを加熱されたフラスコに迅速に注入したところ、反応溶液は5〜10分間以内に赤色になり、これによって、銅ナノシートが形成されたことが示された。反応を、300℃で60分間保持した。次いで、反応混合物を120℃に自然冷却し、金前駆体溶液(0.1M、1.0mLのオレイルアミンに溶解させた39.3mgのHAuCl・3HO)1.0mLを注入した。反応溶液を、120℃で60分間維持した。8000rpmで5分間遠心分離することによって、生成物を分離した。上清を廃棄した。次いで、5mLのヘキサン(又はトルエン若しくはクロロホルムなどの別の疎水性溶媒)及び5mLのエタノールの混合溶液を沈降物に添加し、混合物を8000rpmで5分間遠心分離した。洗浄手順を2回繰り返し、未反応の前駆体及び界面活性剤を除去した。特性評価の前は、Cu−Au中空ナノ構造を疎水性溶媒(例えば、ヘキサン、トルエン、及びクロロホルム)中で保存した。 6.0 mL of OLA (70%) was placed in a 25 mL three-necked flask from which oxygen had been removed by blowing Ar for 10 minutes. Under Ar flow, 0.5 mL TOP (97%) and 0.5 mL TOP (90%) were injected into the flask, respectively. After running Ar for 10 minutes, the flask was rapidly heated to 300 ° C. Next, when 2 mL of the copper complex solution prepared in Example I was rapidly injected into a heated flask, the reaction solution turned red within 5 to 10 minutes, indicating that copper nanosheets were formed. Was done. The reaction was held at 300 ° C. for 60 minutes. The reaction mixture was then allowed to cool to 120 ° C., gold precursor solution 1.0mL (0.1M, HAuCl 4 · 3H 2 O of 39.3mg dissolved in oleylamine 1.0 mL) was injected. The reaction solution was maintained at 120 ° C. for 60 minutes. The product was separated by centrifugation at 8000 rpm for 5 minutes. The supernatant was discarded. A mixed solution of 5 mL of hexane (or another hydrophobic solvent such as toluene or chloroform) and 5 mL of ethanol was then added to the precipitate and the mixture was centrifuged at 8000 rpm for 5 minutes. The washing procedure was repeated twice to remove unreacted precursors and detergents. Prior to characterization, Cu-Au hollow nanostructures were stored in hydrophobic solvents (eg, hexane, toluene, and chloroform).

許容可能な結果を得るためには、注入される金前駆体溶液は0.2mL〜3.0mLであってよく、金前駆体溶液の注入温度は80℃〜150℃であってよく、金前駆体溶液を注入した後の反応時間は20〜120分間であってよいと結論付けられた。 For acceptable results, the gold precursor solution injected may be 0.2 mL-3.0 mL, the injection temperature of the gold precursor solution may be 80 ° C-150 ° C, and the gold precursor solution. It was concluded that the reaction time after injecting the body solution could be 20-120 minutes.

実施例II(b):Cu−Pd中空ナノ構造の合成 Example II (b): Synthesis of Cu-Pd hollow nanostructures

10分間Arを吹き込むことによって酸素を除去した25mLの三つ口フラスコに、6.0mLのOLA(70%)を入れた。Ar流下で、0.5mLのTOP(97%)及び0.5mLのTOP(90%)をそれぞれフラスコに注入した。Arを10分間流した後、フラスコを急速に300℃に加熱した。次に、実施例Iで調製した銅錯体溶液2mLを加熱されたフラスコに迅速に注入したところ、反応溶液は5〜10分間以内に赤色になり、これによって、銅ナノシートが形成されたことが示された。反応を、300℃で60分間保持した。次いで、反応混合物を150℃に自然冷却し、金前駆体溶液(0.1M、1.0mLのオレイルアミンに溶解させた30.4mgのPd(acac))1.0mLを注入した。反応溶液を、150℃で60分間維持した。8000rpmで5分間遠心分離することによって、生成物を分離した。上清を廃棄した。次いで、5mLのヘキサン(又はトルエン若しくはクロロホルムなどの別の疎水性溶媒)及び5mLのエタノールの混合溶液を沈降物に添加し、混合物を8000rpmで5分間遠心分離した。洗浄手順を2回繰り返し、未反応の前駆体及び界面活性剤を除去した。特性評価の前は、Cu−Pd中空ナノ構造を疎水性溶媒(例えば、ヘキサン、トルエン、及びクロロホルム)中で保存した。 6.0 mL of OLA (70%) was placed in a 25 mL three-necked flask from which oxygen had been removed by blowing Ar for 10 minutes. Under Ar flow, 0.5 mL TOP (97%) and 0.5 mL TOP (90%) were injected into the flask, respectively. After running Ar for 10 minutes, the flask was rapidly heated to 300 ° C. Next, when 2 mL of the copper complex solution prepared in Example I was rapidly injected into a heated flask, the reaction solution turned red within 5 to 10 minutes, indicating that copper nanosheets were formed. Was done. The reaction was held at 300 ° C. for 60 minutes. The reaction mixture was then air cooled to 150 ° C. and 1.0 mL of gold precursor solution (0.1 M, 30.4 mg Pd (acac) 2 dissolved in 1.0 mL oleylamine) was injected. The reaction solution was maintained at 150 ° C. for 60 minutes. The product was separated by centrifugation at 8000 rpm for 5 minutes. The supernatant was discarded. A mixed solution of 5 mL of hexane (or another hydrophobic solvent such as toluene or chloroform) and 5 mL of ethanol was then added to the precipitate and the mixture was centrifuged at 8000 rpm for 5 minutes. The washing procedure was repeated twice to remove unreacted precursors and detergents. Prior to characterization, Cu-Pd hollow nanostructures were stored in hydrophobic solvents (eg, hexane, toluene, and chloroform).

許容可能な結果を得るためには、注入されるパラジウム前駆体溶液は0.2mL〜3.0mLであってよく、パラジウム前駆体溶液の注入温度は80℃〜180℃であってよく、金前駆体溶液を注入した後の反応時間は20〜120分間であってよいと結論付けられた。 For acceptable results, the palladium precursor solution injected may be 0.2 mL-3.0 mL, the injection temperature of the palladium precursor solution may be 80 ° C-180 ° C, and the gold precursor. It was concluded that the reaction time after injecting the body solution could be 20-120 minutes.

実施例II(c):Cu−Pt中空ナノ構造の合成 Example II (c): Synthesis of Cu-Pt hollow nanostructures

10分間Arを吹き込むことによって酸素を除去した25mLの三つ口フラスコに、6.0mLのOLA(70%)を入れた。Ar流下で、0.5mLのTOP(97%)及び0.5mLのTOP(90%)をそれぞれフラスコに注入した。Arを10分間流した後、フラスコを急速に300℃に加熱した。次に、実施例Iで調製した銅錯体溶液2mLを加熱されたフラスコに迅速に注入したところ、反応溶液は5〜10分間以内に赤色になり、これによって、銅ナノシートが形成されたことが示された。反応を、300℃で60分間保持した。次いで、反応混合物を120℃に自然冷却し、白金前駆体溶液(0.1M、1.0mLのオレイルアミンに溶解させた51.7mgのHPtCl・6HO)1.0mLを注入した。反応溶液を、120℃で60分間維持した。8000rpmで5分間遠心分離することによって、生成物を分離した。上清を廃棄した。次いで、5mLのヘキサン(又はトルエン若しくはクロロホルムなどの別の疎水性溶媒)及び5mLのエタノールの混合溶液を沈降物に添加し、混合物を8000rpmで5分間遠心分離した。洗浄手順を2回繰り返し、未反応の前駆体及び界面活性剤を除去した。特性評価の前は、Cu−Pt中空ナノ構造を疎水性溶媒(例えば、ヘキサン、トルエン、及びクロロホルム)中で保存した。 6.0 mL of OLA (70%) was placed in a 25 mL three-necked flask from which oxygen had been removed by blowing Ar for 10 minutes. Under Ar flow, 0.5 mL TOP (97%) and 0.5 mL TOP (90%) were injected into the flask, respectively. After running Ar for 10 minutes, the flask was rapidly heated to 300 ° C. Next, when 2 mL of the copper complex solution prepared in Example I was rapidly injected into a heated flask, the reaction solution turned red within 5 to 10 minutes, indicating that copper nanosheets were formed. Was done. The reaction was held at 300 ° C. for 60 minutes. The reaction mixture was then allowed to cool to 120 ° C., it was injected platinum precursor solution (0.1M, H 2 PtCl 6 · 6H 2 O of 51.7mg dissolved in oleylamine 1.0 mL) 1.0 mL. The reaction solution was maintained at 120 ° C. for 60 minutes. The product was separated by centrifugation at 8000 rpm for 5 minutes. The supernatant was discarded. A mixed solution of 5 mL of hexane (or another hydrophobic solvent such as toluene or chloroform) and 5 mL of ethanol was then added to the precipitate and the mixture was centrifuged at 8000 rpm for 5 minutes. The washing procedure was repeated twice to remove unreacted precursors and detergents. Prior to characterization, Cu-Pt hollow nanostructures were stored in hydrophobic solvents (eg, hexane, toluene, and chloroform).

許容可能な結果を得るためには、注入される白金前駆体溶液は0.2mL〜3.0mLであってよく、白金前駆体溶液の注入温度は80℃〜150℃であってよく、白金前駆体溶液を注入した後の反応時間は20〜120分間であってよいと結論付けられた。 For acceptable results, the platinum precursor solution injected may be 0.2 mL to 3.0 mL, the injection temperature of the platinum precursor solution may be 80 ° C. to 150 ° C., and the platinum precursor solution. It was concluded that the reaction time after injecting the body solution could be 20-120 minutes.

実施例II(d):Cu−Au中空ナノ構造の合成 Example II (d): Synthesis of Cu-Au hollow nanostructures

10分間Arを吹き込むことによって酸素を除去した25mLの三つ口フラスコに、6.0mLのOLA(70%)を入れた。Ar流下で、0.2mLのTOP(97%)をフラスコに注入した。Arを10分間流した後、フラスコを急速に300℃に加熱した。次に、実施例Iで調製した銅錯体溶液2mLを加熱されたフラスコに迅速に注入したところ、反応溶液は5〜10分間以内に赤色になり、これによって、銅ナノシートが形成されたことが示された。反応物を、300℃で20分間保持した。次いで、反応混合物を120℃に自然冷却し、金前駆体溶液(0.1M、1.0mLのオレイルアミンに溶解させた50.7mgのHAuCl・3HO)1.0mLを注入した。反応溶液を、120℃で60分間維持した。8000rpmで5分間遠心分離することによって、生成物を分離した。上清を廃棄した。次いで、5mLのヘキサン(又はトルエン若しくはクロロホルムなどの別の疎水性溶媒)及び5mLのエタノールの混合溶液を沈降物に添加し、混合物を8000rpmで5分間遠心分離した。洗浄手順を2回繰り返し、未反応の前駆体及び界面活性剤を除去した。特性評価の前は、Cu−Au中空ナノ構造を疎水性溶媒(例えば、ヘキサン、トルエン、及びクロロホルム)中で保存した。 6.0 mL of OLA (70%) was placed in a 25 mL three-necked flask from which oxygen had been removed by blowing Ar for 10 minutes. Under Ar flow, 0.2 mL TOP (97%) was injected into the flask. After running Ar for 10 minutes, the flask was rapidly heated to 300 ° C. Next, when 2 mL of the copper complex solution prepared in Example I was rapidly injected into a heated flask, the reaction solution turned red within 5 to 10 minutes, indicating that copper nanosheets were formed. Was done. The reaction was held at 300 ° C. for 20 minutes. The reaction mixture was then allowed to cool to 120 ° C., gold precursor solution 1.0mL (0.1M, HAuCl 4 · 3H 2 O of 50.7mg dissolved in oleylamine 1.0 mL) was injected. The reaction solution was maintained at 120 ° C. for 60 minutes. The product was separated by centrifugation at 8000 rpm for 5 minutes. The supernatant was discarded. A mixed solution of 5 mL of hexane (or another hydrophobic solvent such as toluene or chloroform) and 5 mL of ethanol was then added to the precipitate and the mixture was centrifuged at 8000 rpm for 5 minutes. The washing procedure was repeated twice to remove unreacted precursors and detergents. Prior to characterization, Cu-Au hollow nanostructures were stored in hydrophobic solvents (eg, hexane, toluene, and chloroform).

許容可能な結果を得るためには、注入される金前駆体溶液は0.2mL〜3.0mLであってよく、金前駆体溶液の注入温度は80℃〜150℃であってよく、金前駆体溶液を注入した後の反応時間は20〜120分間であってよいと結論付けられた。 For acceptable results, the gold precursor solution injected may be 0.2 mL-3.0 mL, the injection temperature of the gold precursor solution may be 80 ° C-150 ° C, and the gold precursor solution. It was concluded that the reaction time after injecting the body solution could be 20-120 minutes.

実施例III:中空ナノ構造の特性評価 Example III: characterization of hollow nanostructures

電子源として電界エミッタを備えるFEI製の走査電子顕微鏡(SEM、QUANTA FEG 650)によって、実施例IIで得られた中空ナノ構造の表面形態を調べた。加速電圧が200kVであるFEI Tecnai 20顕微鏡を用いて、透過電子顕微鏡(TEM)画像を捕捉した。加速電圧が300kVであるプローブ補正されたTitan(商標)80−300S/TEMを用いることにより、エネルギー分散X線分光計(EDS)マッピング画像及び高角度環状暗視野(HAADF)画像を収集した。UV−Vis−NIR分光計(Cary 5000)を使用して、中空ナノ構造の消光スペクトル(extinction spectra)を記録した。X線回折(XRD)パターンを得るために、40kVの管電圧及び40mAの電流で操作されたCU Kα放射を用いたBruker D8 Advance X線回折計を使用した。X線光電子分光分析(XPS、Kratos Axis)を用いることにより、Cuナノシートの表面組成を検出した。この機器は、モノクロメート(Al Kα)X線ガンを装えていた。C 1sピークの結合エネルギーを284.6eVに較正することによって、結合エネルギーの計算を実施した。 The surface morphology of the hollow nanostructures obtained in Example II was examined by a scanning electron microscope (SEM, Quanta FEG 650) manufactured by FEI equipped with an electric field emitter as an electron source. Transmission electron microscope (TEM) images were captured using a FEI Technai 20 microscope with an acceleration voltage of 200 kV. Energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) mapping images and high angle annular dark field (HAADF) images were collected using probe-corrected Titan 3 ™ 80-300S / TEM with an acceleration voltage of 300 kV. A UV-Vis-NIR spectrometer (Cary 5000) was used to record the extinction spectra of hollow nanostructures. To obtain an X-ray diffraction (XRD) pattern, a Bruker D8 Advance X-ray diffractometer with a CU Kα emission operated at a tube voltage of 40 kV and a current of 40 mA was used. The surface composition of Cu nanosheets was detected by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, Kratos Axis). The device was disguised as a monochrome (Al Kα) X-ray gun. The binding energy was calculated by calibrating the binding energy of the C 1s peak to 284.6 eV.

図2〜図7は、実施例II(a)に従って調製されたCu−Au二次元ナノ構造の構造及び組成の特性を示す。 2 to 7 show the structural and compositional properties of Cu-Au two-dimensional nanostructures prepared according to Example II (a).

図2の走査電子顕微鏡(SEM)画像から、中空Au−Cu二次元ナノ構造は75nmの平均直径を有することが明らかである。ガルバニック置換反応は、調製されたCuナノシートの45nm〜数マイクロメートルのサイズ範囲に基づいて、Cuナノシートのサイズを変化させないので、同様のサイズ範囲のCu−Au中空二次元ナノ構造を得ることもできる。ガルバニック置換反応は、中空の形成に影響を及ぼすと判定された。Au3+/Au(1.40V)の電位はCu2+/Cu(0.34V)よりも高いので、この反応、2Au3++3Cu→2Au+3Cu2+は自然に生じる。したがって、Cu原子の置換によって中空ナノ構造が形成される。 From the scanning electron microscope (SEM) images of FIG. 2, it is clear that the hollow Au-Cu two-dimensional nanostructures have an average diameter of 75 nm. Since the galvanic substitution reaction does not change the size of Cu nanosheets based on the size range of 45 nm to several micrometers of the prepared Cu nanosheets, Cu-Au hollow two-dimensional nanostructures in the same size range can also be obtained. .. The galvanic substitution reaction was determined to affect the formation of cavities. Since the potential of Au 3+ / Au ( 1.40V) is higher than that of Cu 2+ / Cu (0.34V), this reaction, 2Au 3+ + 3Cu → 2Au + 3Cu 2+ , occurs naturally. Therefore, hollow nanostructures are formed by substitution of Cu atoms.

図3に示す透過電子顕微鏡(TEM)画像及び図5に示す高角度環状暗視野走査透過電子顕微鏡(HAADF−STEM)測定値から、Cu−Au二次元ナノ構造が中空細孔を有することが更に確認される。 From the transmission electron microscope (TEM) image shown in FIG. 3 and the high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscope (HAADF-STEM) measurement value shown in FIG. 5, it is further confirmed that the Cu-Au two-dimensional nanostructure has hollow pores. It is confirmed.

個々の中空ナノ構造の図4に示す高解像度TEM(HRTEM)画像から、それが大きな結晶性ドメインを含有することが明らかとなる。2.225Aの格子面間隔を有する縞は、面心立方(fcc)合金Cu−Auナノ構造の(111)面に指数付けすることができる。 The high resolution TEM (HRTEM) images of the individual hollow nanostructures shown in FIG. 4 reveal that they contain large crystalline domains. Stripes with a lattice spacing of 2.225A can be indexed to the (111) plane of the face-centered cubic (fcc) alloy Cu-Au nanostructure.

図5は、中空ナノ構造のエネルギー分散X線(EDX)マッピング画像を示す。図6及び図7は、それぞれ、Cu元素及びAu元素のEDXマッピング画像を示す。図5〜図7に示されているように、Cu及びAuはいずれも、中空ナノ構造全体にわたって均一に分布している。これは、Cu−Au中空ナノ構造が合金化相にあることを示す。 FIG. 5 shows an energy dispersive X-ray (EDX) mapping image of hollow nanostructures. 6 and 7 show EDX mapping images of Cu element and Au element, respectively. As shown in FIGS. 5 to 7, both Cu and Au are uniformly distributed throughout the hollow nanostructure. This indicates that the Cu-Au hollow nanostructures are in the alloyed phase.

純Cu fcc相の合金Cu−Au相への転移は、X線回折技術によって更に確認される。図8は、実施例II(a)のCu−Au合金発達プロセスを経時的に示す。特に、図8は、Cu(111)回折ピークの強度が低下し、Cu−Au(111)回折ピークの強度が増大する、Cu−Au合金発達プロセスを示す。 The transition of the pure Cu fcc phase to the alloy Cu-Au phase is further confirmed by X-ray diffraction techniques. FIG. 8 shows the Cu—Au alloy development process of Example II (a) over time. In particular, FIG. 8 shows a Cu—Au alloy development process in which the intensity of the Cu (111) diffraction peak decreases and the intensity of the Cu—Au (111) diffraction peak increases.

具体的には、図8(a)は、60分間の反応時間にわたって300℃でCu前駆体を注入した後に純Cu相が得られることを示す。Cu(111)の回折ピークは、図8(a)に示すように43.7°に位置する。 Specifically, FIG. 8 (a) shows that a pure Cu phase is obtained after injecting the Cu precursor at 300 ° C. over a reaction time of 60 minutes. The diffraction peak of Cu (111) is located at 43.7 ° as shown in FIG. 8 (a).

120℃で5分間の反応時間にわたってAu前駆体をCuナノシート溶液に注入した後、図8(b)は混合相の形成を示すが、これはCu−Au(111)の回折ピークが40.8°に現れているためである。挿入されたSEM画像81及びTEM画像82に示されているように、Cuシート表面上でガルバニック置換反応が生じることが多孔質構造から更に確認される。 After injecting the Au precursor into the Cu nanosheet solution at 120 ° C. for a reaction time of 5 minutes, FIG. 8 (b) shows the formation of a mixed phase, which has a diffraction peak of Cu—Au (111) of 40.8. This is because it appears in °. As shown in the inserted SEM image 81 and TEM image 82, it is further confirmed from the porous structure that a galvanic substitution reaction occurs on the surface of the Cu sheet.

反応時間を20分間に延長した場合、図8(c)は、Cu(111)の回折ピークがほとんど無視できるほどまで減少していることを示し、これは、生成物がこの時点でCu−Au合金相に偏っていることを意味する。同じ供給濃度のAu前駆体の下で、Cuの濃度は反応時間と共に減少すると判定された。反応時間が5分間未満である場合、CuのAuに対するモル比は約3:1である。反応時間を40分間に延長した場合、CuのAuに対するモル比は1:3に減少する。CuのAuに対する最終モル比は、反応時間を60分間に延長した後に1:8に達する。ガルバニック置換の反応速度はAu前駆体の濃度と共に増加するので、CuのAuに対するモル比及び中空構造を形成するのに必要な時間は、Au前駆体の濃度の増加と共に減少することが見出された。したがって、反応時間及びAu前駆体の注入濃度を制御することによって、Cu−Au二次元ナノ構造の組成及び相を調整することができる。 When the reaction time was extended to 20 minutes, FIG. 8 (c) shows that the diffraction peak of Cu (111) was reduced to almost negligible, which means that the product was Cu-Au at this point. It means that it is biased toward the alloy phase. Under the same feed concentration of Au precursor, the concentration of Cu was determined to decrease with reaction time. If the reaction time is less than 5 minutes, the molar ratio of Cu to Au is about 3: 1. When the reaction time is extended to 40 minutes, the molar ratio of Cu to Au decreases to 1: 3. The final molar ratio of Cu to Au reaches 1: 8 after extending the reaction time to 60 minutes. Since the reaction rate of galvanic substitution increases with the concentration of Au precursor, it was found that the molar ratio of Cu to Au and the time required to form a hollow structure decrease with increasing concentration of Au precursor. rice field. Therefore, the composition and phase of Cu-Au two-dimensional nanostructures can be adjusted by controlling the reaction time and the injection concentration of Au precursors.

X線光電子分光分析(XPS)によって、Cu−Au二次元ナノ構造の電子特性及び表面組成を更に調べた。図9A及び図9Bは、XPSスペクトルにおけるAu 4f及びCu 2pからの良好に分解されたピークを示す。Cu 2pの両のピークは正にシフトしており、すなわち、Cu 2p1/2については0.2eV、Cu 2p5/2については0.3eVである。結合エネルギーの変化は、CuからAuへの電子遷移に起因している可能性があり、Cu(111)については4.65eV及びAu(111)については5.10eVの仕事関数差によっても説明することができる。更に、Au 4fの両のピークも正にシフトしており、すなわち、それぞれ、Au 4f7/2については0.2eV、Au 4f5/2については0.13eVである。この変化は、電子を表面配位子に失わせるAuに起因する。XPS分析は、二次元ナノ構造内に単離されたAu又はCu相が存在しないことを示し、これは、XRD結果及びEDXマッピング画像と一致している。 The electronic properties and surface composition of the Cu-Au two-dimensional nanostructures were further investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). 9A and 9B show well-resolved peaks from Au 4f and Cu 2p in the XPS spectrum. Both peaks of Cu 2p are positively shifted, that is, 0.2 eV for Cu 2p 1/2 and 0.3 eV for Cu 2p 5/2. The change in binding energy may be due to the electronic transition from Cu to Au, which is also explained by the work function difference of 4.65 eV for Cu (111) and 5.10 eV for Au (111). be able to. Furthermore, both peaks of Au 4f are also positively shifted, that is, 0.2 eV for Au 4f 7/2 and 0.13 eV for Au 4f 5/2 , respectively. This change is due to Au causing the surface ligand to lose electrons. XPS analysis showed the absence of isolated Au or Cu phases within the two-dimensional nanostructures, which is consistent with XRD results and EDX mapped images.

純CuからCu−Au合金への相転移は、その散乱スペクトルのレッドシフトで視覚化することもできる。純Cuナノシートの吸収ピークは、約600nmに位置する。Cu−Au二次元中空ナノ構造を形成した後、図10に示すように、消光ピークは赤外領域(中心は1500nm)にレッドシフトする。このレッドシフトは、ガルバニック置換中のアスペクト比の減少、又は相転移による電子構造の変化に起因し得る。固有の光学特性を有するCu−Au二次元中空ナノ構造は、表面増強ラマン散乱(SERS)、センシング、及び生物医学の分野において潜在的な用途を有する。 The phase transition from pure Cu to a Cu-Au alloy can also be visualized by the redshift of its scattering spectrum. The absorption peak of pure Cu nanosheets is located at about 600 nm. After forming the Cu-Au two-dimensional hollow nanostructure, the quenching peak is redshifted to the infrared region (center is 1500 nm) as shown in FIG. This red shift may be due to a decrease in aspect ratio during galvanic substitution or a change in electronic structure due to the phase transition. Cu-Au two-dimensional hollow nanostructures with unique optical properties have potential applications in the fields of surface-enhanced Raman scattering (SERS), sensing, and biomedicine.

図11A及び図11Bは、それぞれ、実施例II(b)及びII(c)に従って調製されたCu−Pd及びCu−Ptの中空ナノ構造のSEM111及びTEM112の画像を示す。特に、これらのSEM及びTEM画像は、Pd2+/Pd(0.92V)及びPt2+/Pt(1.20V)のより高い酸化電位に起因して、中空Cu−Pd及びCu−Pt二次元ナノ構造が形成されていることを示す。これら2種類の中空ナノ構造のサイズは、50nmから数マイクロメートルに制御することができる。 11A and 11B show images of SEM111 and TEM112 hollow nanostructures of Cu-Pd and Cu-Pt prepared according to Examples II (b) and II (c), respectively. In particular, these SEM and TEM images are hollow Cu-Pd and Cu-Pt two-dimensional nanos due to the higher oxidation potentials of Pd 2+ / Pd (0.92V) and Pt 2+ / Pt (1.20V). Indicates that the structure is formed. The size of these two types of hollow nanostructures can be controlled from 50 nm to several micrometers.

図11Cは、実施例II(d)に従って調製されたCu−AuナノチューブのSEM111及びTEM112を示す。特に、TEM画像111は、Cu−Auナノチューブが粗面及び鋭い先端を有することを示し、これらはCOを低減するため又はガスセンサとして使用するための高効率触媒として作用し得る。
FIG. 11C shows SEM111 and TEM112 of Cu-Au nanotubes prepared according to Example II (d). In particular, TEM images 111 show that Cu-Au nanotubes have rough surfaces and sharp tips, which can act as highly efficient catalysts for reducing CO 2 or for use as gas sensors.

Claims (17)

複数の第1の金属原子を有する第1の金属ナノ構造を提供することと、合成ストラテジを実施することと、を含み、前記合成ストラテジが、
前記複数の第1の金属原子の一部を対応する数の第2の金属イオンで置換することと、
第1の金属原子の拡散を促進して、中空多金属ナノ構造を提供することと、
を含む、前記中空多金属ナノ構造を調製する方法であって、
前記中空多金属ナノ構造が、0.1〜100nmの少なくとも1つの寸法を有し、前記第1の金属ナノ構造の表面から離れた位置の前記複数の第1の金属原子が前記第1の金属ナノ構造の表面及び/又は表面近傍の位置に拡散するカーケンドール効果によって提供された、前記第1の金属ナノ構造の表面及び/又は表面近傍の位置の前記複数の第1の金属原子の一部が対応する数の前記第2の金属イオンで置換された構造であり、
前記第1の金属原子が第1の酸化電位を有し、前記第2の金属イオンが、第2の酸化電位を有する金属のイオンであり、前記第2の酸化電位が前記第1の酸化電位よりも高く、
前記合成ストラテジが、前記第1の金属原子としての複数の銅錯体を含む銅錯体溶液を、100〜500℃で加熱して銅ナノ構造溶液を提供し、前記銅ナノ構造溶液を前記第2の金属イオンを含有する金属前駆体を含む金属前駆体溶液と合わせ、合わせられた前記ナノ構造溶液及び前記金属前駆体溶液、1分間〜3時間の合成時間にわたって100500℃で維持ることを含む、中空多金属ナノ構造を調製する方法。
The synthetic strategy comprises providing a first metal nanostructure having a plurality of first metal atoms and carrying out a synthetic strategy.
Replacing a part of the plurality of first metal atoms with a corresponding number of second metal ions,
And it promotes the diffusion of the first metal atom to provide a medium-air multi-metal nanostructure,
A method for preparing the hollow multimetal nanostructures comprising.
The hollow multi-metal nanostructure has at least one dimension of 0.1 to 100 nm, and the plurality of first metal atoms located away from the surface of the first metal nanostructure are the first metal. A portion of the plurality of first metal atoms at the surface and / or near the surface of the first metal nanostructure provided by the Kirkendall effect diffused to and / or near the surface of the nanostructure. Is a structure substituted with the corresponding number of the second metal ions.
The first metal atom has a first oxidation potential, the second metal ion is a metal ion having a second oxidation potential, and the second oxidation potential is the first oxidation potential. Higher than
The synthetic strategy heats a copper complex solution containing a plurality of copper complexes as the first metal atom at 100 to 500 ° C. to provide a copper nanostructured solution, and the copper nanostructured solution is subjected to the second. combined with a metal precursor solution containing a metal precursor containing the metal ions, the copper nano-structured solution and the metal precursor solution was combined, maintained at 100 ~ 500 ° C. over a synthesis time of 3 hours 1 minute A method of preparing a hollow multimetal nanostructure, including the above.
前記第2の酸化電位が、前記第1の酸化電位よりも少なくとも0.6V高い、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the second oxidation potential is at least 0.6 V higher than the first oxidation potential. 前記第2の金属が、金、白金、パラジウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the second metal is selected from the group consisting of gold, platinum, palladium, and combinations thereof. 前記金属前駆体が、クロロ金酸(HAuCl)、パラジウム(II)アセチルアセトナート(Pd(acac))、塩化白金酸(HPtCl)、これらの組み合わせ、及びこれらの水和物からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。 The metal precursors are from chloroauric acid (HAuCl 4 ), palladium (II) acetylacetonate (Pd (acac) 2 ), chloroauric acid (H 2 PtCl 6 ), combinations thereof, and hydrates thereof. The method according to claim 1, which is selected from the group consisting of. 100500℃で、前記ナノ構造溶液がナノシート溶液であり、前記ナノシート溶液を前記金属前駆体溶液と合わせる、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the copper nanostructure solution is a copper nanosheet solution at 100 to 500 ° C., and the copper nanosheet solution is combined with the metal precursor solution. 合わせられた前記ナノシート溶液及び金属前駆体溶液が、1分間〜3時間の合成時間にわたって前記100500℃で維持される、請求項に記載の方法。 The keyed copper nanosheet solution and a metal precursor solution is maintained at the 100 ~ 500 ° C. over a synthesis time of 3 hours 1 minute A method according to claim 5. 前記合成ストラテジが、一段階合成ストラテジである、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the synthetic strategy is a one-step synthetic strategy. 前記一段階合成ストラテジが、前記ナノシートを含むナノシート溶液を、前記第2の金属イオンを含有する金属前駆体を含む金属前駆体溶液と合わせることを含む、請求項に記載の方法。 The one-step synthesis strategy, copper nanosheet solution containing the copper nano-sheet, comprising combining a metal precursor solution containing a metal precursor containing the second metal ions, the method of claim 7. 前記第1の金属原子が第1の酸化電位を有し、前記第2の金属イオンが、第2の酸化電位を有する金属のイオンであり、前記第2の酸化電位が前記第1の酸化電位よりも高い、請求項に記載の方法。 The first metal atom has a first oxidation potential, the second metal ion is a metal ion having a second oxidation potential, and the second oxidation potential is the first oxidation potential. The method of claim 8 , which is higher than. 前記第2の酸化電位が、前記第1の酸化電位よりも少なくとも0.6V高い、請求項に記載の方法。 The method according to claim 9 , wherein the second oxidation potential is at least 0.6 V higher than the first oxidation potential. 前記第2の金属が、金、白金、パラジウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項に記載の方法。 The method of claim 9 , wherein the second metal is selected from the group consisting of gold, platinum, palladium, and combinations thereof. 前記金属前駆体が、クロロ金酸(HAuCl)、パラジウム(II)アセチルアセトナート(Pd(acac))、塩化白金酸(HPtCl)、これらの組み合わせ、及びこれらの水和物からなる群から選択される、請求項に記載の方法。 The metal precursors are from chloroauric acid (HAuCl 4 ), palladium (II) acetylacetonate (Pd (acac) 2 ), chloroauric acid (H 2 PtCl 6 ), combinations thereof, and hydrates thereof. 8. The method of claim 8, selected from the group of 50〜180℃で、前記ナノシート溶液を前記金属前駆体溶液と合わせる、請求項に記載の方法。 The method of claim 8 , wherein the copper nanosheet solution is combined with the metal precursor solution at 50-180 ° C. 合わせられた前記ナノシート溶液及び金属前駆体溶液が、1分間〜3時間の合成時間にわたって前記100500℃で維持される、請求項13に記載の方法。 The copper nanosheet solution and a metal precursor solution was combined is maintained at the 100 ~ 500 ° C. over a synthesis time of 3 hours 1 minute A method according to claim 13. 原子の拡散が、前記銅ナノ構造内部の原子が前記銅ナノ構造の外部に拡散することを含む、請求項1に記載の方法。 Diffusion of copper atoms, a copper atom inside the copper nanostructures comprises diffusing to the outside of the copper nano-structure The method of claim 1. 複数の第1の金属原子及び複数の第2の金属原子を含む中空多金属二次元ナノ構造であって、
前記中空多金属二次元ナノ構造が、0.1〜100nmの少なくとも1つの寸法を有し、前記複数の第1の金属を有する前記第1の金属ナノ構造の表面及び/又は表面近傍の位置の前記複数の第1の金属原子の一部が対応する数の前記複数の第2の金属原子で置換された構造であり、
前記第1の金属原子を有する前記第1の金属ナノ構造が、前記第1の金属原子を含む第1の金属ナノシートであり、
前記第1の金属が、銅、ニッケル、コバルト、鉄、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記第2の金属が、金、白金、パラジウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、
中空多金属二次元ナノ構造。
A hollow multi-metal two-dimensional nanostructure containing a plurality of first metal atoms and a plurality of second metal atoms.
The hollow multi-metal two-dimensional nanostructure has at least one dimension of 0.1 to 100 nm and is located on or near the surface of the first metal nanostructure having the plurality of first metals. It is a structure in which a part of the plurality of first metal atoms is replaced with a corresponding number of the plurality of second metal atoms.
The first metal nanostructure having the first metal atom is a first metal nanosheet containing the first metal atom.
The first metal is selected from the group consisting of copper, nickel, cobalt, iron, and combinations thereof.
The second metal is selected from the group consisting of gold, platinum, palladium, and combinations thereof.
Hollow multi-metal two-dimensional nanostructure.
中空多金属ナノ構造を調製する方法であって、
前記中空多金属ナノ構造が、0.1〜100nmの少なくとも1つの寸法を有し、複数の第1の金属原子を有する第1の金属ナノ構造の表面から離れた位置の前記複数の第1の金属原子が前記第1の金属ナノ構造の表面及び/又は表面近傍の位置に拡散するカーケンドール効果によって提供された、前記第1の金属ナノ構造の表面及び/又は表面近傍の位置の前記複数の第1の金属原子の一部が対応する数の第2の金属イオンで置換された構造であり、
前記第1の金属原子としての複数の銅錯体を含む銅錯体溶液を、100〜500℃で加熱して、銅ナノ構造溶液を準備することと、
第2の金属イオンを含む金属前駆体溶液を準備することであって、前記第2の金属が前記第1の金属とは異なり、前記第1の金属の酸化電位よりも少なくとも0.6V高い酸化電位を有する、準備することと、
前記ナノ構造溶液及び前記金属前駆体溶液を合わせて、合わせられた前記ナノ構造溶液及び前記金属前駆体溶液を、1分間〜3時間の合成時間にわたって100500℃で維持し、前記ナノ構造の表面及び/又は表面近傍の位置の前記複数の原子を前記第2の金属イオンで置換し、前記及び前記第2の金属を含む中空ナノ構造を形成することと、
を含む、方法。
A method of preparing hollow multimetal nanostructures,
The plurality of first metal nanostructures at a position away from the surface of the first metal nanostructure having at least one dimension of 0.1 to 100 nm and having a plurality of first metal atoms. The plurality of metal atoms provided by the Kirkendall effect of diffusing metal atoms on and / or near the surface of the first metal nanostructure on the surface and / or near the surface of the first metal nanostructure. It is a structure in which a part of the first metal atom is replaced with a corresponding number of second metal ions.
A copper complex solution containing a plurality of copper complexes as the first metal atom is heated at 100 to 500 ° C. to prepare a copper nanostructured solution.
Preparing a metal precursor solution containing a second metal ion, wherein the second metal is different from the first metal and is oxidized at least 0.6 V higher than the oxidation potential of the first metal. Having potential, preparing and
Said copper nanostructure solution and combined the metal precursor solution, the copper nano-structured solution and the metal precursor solution was combined, maintained at 100 ~ 500 ° C. over a synthesis time of 3 hours 1 minute, the copper To form a hollow nanostructure containing the copper and the second metal by substituting the plurality of copper atoms on the surface and / or near the surface of the nanostructure with the second metal ion.
Including methods.
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